DE19513248A1 - Kühlkreislauf für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für einen mit flüssigem Kühlmittel gekühlten Verbrennungsmotor eines Kraft­ fahrzeuges, mit einem zwischen einem Motoraustritt und einem Motoreintritt angeordneten Kühlmittelkühler, mit einem den Motoraustritt mit dem Motoreintritt verbindenden Kurzschluß, mit einem Regelventil, das die Mengen an Kühlmittel regelt, die durch den Kühlmittelkühler und/oder durch den Kurzschluß in eine Mischkammer des Regelventils und zurück in den Mo­ toreintritt strömen, und mit einem von dem Motoraustritt ver­ sorgten Nebenstrom, in welchem wenigstens ein zu einer Kraft­ fahrzeugheizung gehörender Wärmetauscher angeordnet ist.

Bei bekannten Kühlmittelkreisläufen der eingangs genannten Art ist es üblich, den Nebenstrom der Kraftfahrzeugheizung sowie weitere Nebenströme beispielsweise für eine Saugrohr­ vorwärmung oder zur Versorgung eines Ausgleichsbehälters von dem Motoraustritt abzuzweigen und nach dem Regelventil wieder in den Kreislauf zurückzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelverhalten eines Kühlkreislaufes der eingangs genannten Art zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Nebenstrom zu der Mischkammer des Regelventils zurückgeführt ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei den be­ kannten Kühlkreisläufen das Regelverhalten deshalb unbefrie­ digend ist, weil die Nebenströme nicht berücksichtigt werden. Insbesondere durch den Nebenstrom der Kraftfahrzeugheizung strömt ein beträchtlicher Anteil von Kühlmittel, der in der Praxis bis zu 40% erreichen kann und der an dem Regelvorgang nicht beteiligt ist. Dieser Nebenstrom wird bei den bekannten Kühlkreisläufen zusätzlich zu der auf eine bestimmte Tempera­ tur eingeregelten Kühlmittelmenge dem Verbrennungsmotor mit zugeführt, so daß dadurch die Regelung erheblich verfälscht wird. Es ist deshalb bei den bekannten Kühlkreisläufen nicht wirklich möglich, die Temperatur des Verbrennungsmotors auf einen konstanten Wert einzuregeln. Vielmehr schwingt die Tem­ peratur um den angestrebten Wert. Durch die Erfindung wird dieser wesentliche Regelfehler beseitigt, indem der einen er­ heblichen Anteil ausmachende, für die Kraftfahrzeugheizung bestimmte Nebenstrom bei der Regelung mit berücksichtigt wird. Dem Verbrennungsmotor wird nur Kühlmittel zugeführt, das als Stellgröße mit einer von dem Regelventil bestimmten Temperatur abgegeben wird. Dadurch ist es möglich, die Tempe­ ratur des Verbrennungsmotors wesentlich besser einem konstan­ ten Wert anzunähern.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein gemeinsames Gehäuse vorgesehen, das das Regelventil mit der Mischkammer enthält und das mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für den Verbren­ nungsmotor, den Kühler und alle Nebenströme versehen ist. Ein derartiges Gehäuse, das als ein Verteilgehäuse bezeichnet werden kann, erlaubt eine klare und geordnete Kühlmittelfüh­ rung. Darüber hinaus ist es auch damit möglich, die Neben­ ströme mengenmäßig genau zu definieren und festzulegen, ins­ besondere die Nebenströme für die Heizung, die Ansaugrohrvor­ wärmung und für den Ausgleichsbehälter, so daß sich damit ei­ ne weitere Verbesserung des Regelverhaltens erzielen läßt.

Diese mengenmäßige Festlegung kann über Querschnitte und/oder Druckdifferenzen erfolgen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiel.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Kühlkreislauf.

Der in der Zeichnung dargestellte Verbrennungsmotor (10) be­ sitzt einen Motoreintritt (11) für Kühlmittel, der mit einer Kühlmittelpumpe (12) versehen ist. Die Kühlmittelpumpe (12) fördert das flüssige Kühlmittel durch den Verbrennungsmotor (10) hindurch zu einem Motoraustritt (13).

Zwischen dem Motoreintritt (11) und dem Motoraustritt (13) ist in einem Kühlkreislauf ein Kühlmittelkühler (14) angeord­ net. Der Vorlauf des Kühlmittelkühlers (14) ist an den Motor­ austritt (13) und der Kühlerrücklauf an den Motoreintritt (11) angeschlossen. In diesem Kreislauf ist ein thermostati­ sches Regelventil (15) angeordnet, das mit einem dem Kühler­ rücklauf zugeordneten Hauptventil (16) versehen ist. Dieses Hauptventil (16) ist zwischen dem Kühlerrücklauf und einer Mischkammer (17) des Regelventiles (15) angeordnet.

Zwischen dem Motoraustritt (13) und dem Motoreintritt (11) besteht ferner ein Kurzschluß, der ebenfalls über das Regel­ ventil (15) führt. Der Motoraustritt (13) ist über ein Kurz­ schlußventil (18) an die Mischkammer des Regelventils (15) angeschlossen, die ihrerseits über einen Anschluß (19) an den Motoreintritt (11) angeschlossen ist.

Das Regelventil (15) enthält ein bekanntes thermostatisches Arbeitselement (20), das ein Gehäuse mit einem temperaturab­ hängig sein Volumen ändernden Dehnstoff enthält. Bei einer Volumensausdehnung dieses Dehnstoffes wird ein Arbeitskolben (21), der ortsfest abgestützt ist, aus dem Gehäuse (22) des thermostatischen Arbeitselementes ausgefahren. Dadurch wird das Gehäuse (22) mit dem Ventilteller des Hauptventils (16) und dem Ventilteller des Kurzschlußventils (18) verstellt, so daß die Strömungsquerschnitte für das Hauptventil (16) und das Kurzschlußventil (18) temperaturabhängig festgelegt wer­ den. Während des normalen Betriebes wird aus der von dem Kühlmittelkühler (14) durch das Hauptventil (16) hindurch zu­ strömenden Kühlmittelmenge und aus der von dem Motoraustritt (13) durch das Kurzschlußventil (18) hindurch zuströmenden Kühlmittelmenge in der Mischkammer (17) eine Mischtemperatur gebildet, mit der das thermostatische Arbeitselement beauf­ schlagt wird und mit welchem Kühlmittel als Stellgröße dem Motoreintritt (11) zugeführt wird.

Zu dem bisher geschilderten Hauptkühlkreislauf sind mehrere Nebenströme (23, 24, 25) vorgesehen, die zum Erwärmen oder Beheizen von Hilfsaggregaten dient. Der Nebenstrom (23) ent­ hält einen oder mehrere Wärmetauscher (26), die zu einer Hei­ zung des Kraftfahrzeuginnenraums gehören. Der Nebenstrom (24) dient dazu, eine Saugrohrvorwärmung (27) mit erwärmtem Kühl­ mittel zu versorgen. Der Nebenstrom (25) versorgt einen Aus­ gleichsbehälter (28) mit heißem Kühlmittel.

Die jeweiligen Vorläufe der Nebenströme (23, 24) zweigen von dem Motoraustritt (13) ab, d. h. von der Verbindung zwischen dem Motoraustritt (13) und dem Kurzschlußventil (18) des Re­ gelventils (15). Die Rückläufe dieser Nebenströme (23, 24, 25) sind alle an die Mischkammer (17) des Regelventils (15) angeschlossen, so daß die über die Nebenströme (23, 24, 25) strömenden Kühlmittelmengen an der Bildung der Mischtempera­ tur des Kühlmittels in der Mischkammer (17) beteiligt sind. Die Rücklauftemperaturen der Nebenströme (23, 24, 25) beein­ flussen deshalb das thermostatische Arbeitselement (20), so daß diese Temperaturen bei dem Regelvorgang mit berücksich­ tigt werden und deshalb auch mitbestimmen, welche Öffnungs­ querschnitte an dem Hauptventil (16) und dem Kurzschlußventil (18) eingestellt werden. Das Regelventil (15) gibt Kühlmittel mit einer definierten Temperatur und somit eine definierte Stellgröße an den Motoreintritt (11) ab, so daß es möglich ist, die Temperatur des Verbrennungsmotors (10) mit gutem Er­ folg im wesentlichen konstant zu halten.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird ein nicht-ther­ mostatisches Regelventil vorgesehen, wobei die Temperatur des Motoraustritts (13) und die Temperatur in der Mischkammer (17) erfaßt werden, woraus dann eine Stellgröße gebildet wird, die die Öffnungsquerschnitte des Hauptventils (16) und des Kurzschlußventils (18) einstellt und damit die Temperatur des aus der Mischkammer (17) abströmenden Kühlmittels be­ stimmt, das zum Motoreintritt (11) strömt.

In der Zeichnung ist mit gestrichelten Linien ein Gehäuse (30) angedeutet, das das Regelventil (15) mit der Mischkammer (17) enthält sowie alle Vor- und Rücklaufanschlüsse der Ne­ benströme (23, 24, 25) sowie einen Anschluß für den Motoraus­ tritt (13), den Vorlauf des Kühlers (14) und den Rücklauf dieses Kühlers (14) aufweist. Dadurch wird ein Verteilgehäuse geschaffen, mit dem es nicht nur möglich ist, diese Anschlüs­ se geordnet und übersichtlich anzuordnen, sondern auch die einzelnen Strömungsmengen an Kühlmittel recht genau festzule­ gen, die insbesondere durch die Nebenströme (23, 24, 25) strömen. Durch die exakte Festlegung der Strömungsmengen die­ ser Nebenströme (23, 24, 25), die über die Dimensionierung der Strömungsquerschnitte und/oder der Druckdifferenzen er­ folgt, kann das Regelverhalten verbessert werden. Es ist ins­ besondere möglich, die Strömungsmengen des Kühlmittels nach dem Bedarf der einzelnen Hilfsaggregate festzulegen. Bei ei­ ner vorteilhaften Auslegung wird vorgesehen, daß 30% der Kühlmittelmenge durch den oder die Wärmetauscher (26) der Heizung, 4% durch die Saugrohrvorwärmung (27) und 1% durch den Ausgleichsbehälter (28) strömen.

Claims (3)

1. Kühlkreislauf für einen mit flüssigem Kühlmittel ge­ kühlten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges, mit einem zwischen einem Motoreintritt und einem Motoraus­ tritt angeordneten Kühlmittelkühler, mit einem den Mo­ toraustritt mit dem Motoreintritt verbindenden Kurz­ schluß, mit einem Regelventil, das die Mengen an Kühl­ mittel regelt, die durch den Kühlmittelkühler und/oder durch den Kurzschluß in eine Mischkammer des Regelven­ tils und zurück in den Motoreintritt strömen, und mit einem von dem Motoraustritt versorgten Nebenstrom, in welchem wenigstens ein zu einer Kraftfahrzeugheizung gehörender Wärmetauscher angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Nebenstrom (23) zu der Mischkam­ mer (17) des Regelventils (15) zurückgeführt ist.

2. Kühlkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere von dem Motoraustritt (13) versorgte Neben­ ströme (23, 24, 25) vorgesehen sind, die alle zu der Mischkammer (17) des Regelventils (15) zurückgeführt sind.

3. Kühlkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein gemeinsames Gehäuse (30) vorgesehen ist, das das Regelventil (15) mit der Mischkammer (17) enthält und das mit Vor- und Rücklaufanschlüssen für den Verbrennungsmotor (10), den Kühlmittelkühler (14) und alle Nebenströme (23, 24, 25) versehen ist.